Способ изготовления игольчатых холодных эмиттеров

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцкалнстическкх

Республик (11) 286793 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (51) М. Кл.

Н 01 1/30

H 01> 35/06 (22) ЗаЯвлено08.08 6g (21) 1354045/26-25 с присоединением заявки _#_ (23) Приоритет (43) Опубликовано25.08 75 Бюллетень №31 (45) Дата опубликования описания(.6.03.76

Гасударственный конитет

Соната Министров СССР аа делая изобретений и открытий (53) УДК

62 1. 385.032.2 12., 002.2 (088„8) 1

Н. И. Комяк, В. Г. Павлов, А. А. Рабинович и В.- Н, ! !

Ордена Ленина физико-технический институт им.А. Ф (72) Авторы изобретения

t,t

Шредйик т )-,;т, < (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИГОЛЬЧАТЫХ

ХОЛОДНЫХ ЭМИТТЕРОВ токи.

Изобретение относится к способам изготовления игольчатых .холодных катодовтонких проводящих игл с радиусом закругления острого конца менее 30 мк и, пре-, имушественно, к способам изготовления мно г гоострийных автоэмиссионных катодов с остриями, собранными в "гребешки или двухмерные матрицы. Это способ может использоваться и в областях, связанных с изготовлением гребешков и матриц из проводяших игл с крайне острыми концами, например, в производстве автоионизационных источников на относительно большие

Известен способ изготовления гребенки острий путем травления гребешка проволок, уже присоединенных к проводящей основе.

При этом гребешок проволок погружается в электролит так, что в него оказываются опу ценцыми концы проволок вдоль части их ,длины, и травление ведется до получения острий из проволок (контроль ведется с помощью оптического микроскопа ). После этого процесс травления прекрашают.

Для получения близких по форме, радиу су закругления острия и длине нестравленной части проволок необходима стандартность условий, в которых оказывается каждая из проволок. А для этого необходимо тщательно унифицировать исходную длину и толшину проволок, расстояние между ними, их ориентацию (они должны быть строго параллельны),. состояние их поверхности и

1О число внутренних дефектов (для этого проволочки до травления обезжириваются и прокаливаются в водороде). Все это ведет к усложнению способа. И, кроме того, несмотря на все указанные меры, вытравлен15 ныл острия отличаются большим разбросом по форме, по радиусу и по дышне нестравлен; ной части. Известный способ требует визуального контроля момента прекращения процесса при наилучшей степени стандарт20 ности эмиттеров по форме и длине. Как по результатам, так и по трудоемкости операций, способ оказывается неудобным для техноло. гии массового производства миогоос трийиых эм иттеров.

25 Иель предлагаемого изобретения — повышение качества эмиттеров и производительности. ,Для этого вырабатывают более простую технологию вытравливания острий с заданной длиной нестравленной части при удобной для 5 применений форме острий (укороченные конические части).

Кроме того, в одном акте травления получают пакет острий (уже присоединенных к проводящей основе), отличающихся вы- 10 сокой степенью индентичности IIQ форме и малым разбросом по длине нестравленной части. При этом, получение пакета острий, концы которых лежат практически в одной плоскости (для гребешка - вдоль од- 15 ,ной прямой), не связывается со сложной, предварительной обработкой заготовки и с внимательным визуальным контролем при травлении. . Указанные цели достигаются тем, что заготовка из проволок погружается в травящую жидкость, но всегда так, чтобы она (т.е. проволочки ее составляющие) пересекла границу раздела сред, Далее ее закрепляют всегда со стороны инертной среды, оставляя в пределах этой среды часть заготовки заданной длины, и ведут .процесс травления до тех пор, пока он не прекратится, т.е. до полного растворения части заготовки, погруженной в травящую жидкость. При этом процесс заканчивается вблизи границы раздела травящей жидкости. и инертной среды образованием острия с геометрией, вполне приемлемой для применения его в качестве автоэмиттера.

Для данной пары сред, режима травления, материала и диаметра проволок заготовки итоговая форма острия оказывается в высокой степени стандартной. В качестве

40 инертной среды используют жидкость, несмешивающуюся с травяшей жидкостью.

На фиг. 1 изображена проволочная заготовка, присоединенная к проводящей основе, погружениая в травильную двух° -.. 45 слойную ванну (травящая жидкость при этом расположена ниже инертной). На фиг. 2такая же заготовка погружена в двухслойную ванну, где травящая жидкость расположена выше инертной.

К проводящей основе 1, находящейся в инертной жидкости 2, несмешивающейся с травяшей жидкостью, прикреплены проволочки 3, проходящие через границу раздела 4 травящей 5 и инертной жидкостей.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В качестве исходного объекта берут проволочную заготовку, которая может состоять иэ одной проволоки (не обязательно круглого сечения) или многих еъ проволок. В последнем случае проволоки могут быть присоединены к проводящей основе l. Заготовку подвергают травлению и травящей жидкости химическими или, электролитическим путем. Травление ведет-! ся в ванне, содержащей два слоя: травящую жидкость и инертную среду с четкой границей раздела между ними. Инертная среда может быть газообразной или жидкой. !

Во втором случае возможно двоякое расположение слоев относительно верха и низа (см. фиг. 1 и 2). Для травления заготовку погру <ают в ванну так, чтобы в инертной

1 жидкости 2 оказались части заготовки, не подлежащие травлению. Проволочки 3 заготовки должны при.этом пересечь границу раздела 4 сред, и подлежащие травлению части проводок. оказываются погруженными в травящую жидкость 5. Для получения заданной длины нестравленной части заготовки, заготовку закрепляют со стороны инертной среды, оставляя в пределах этой среды часть проволок заданной длины, и ведут процесс до тех пор, пока он не прекратится (т.е. до тех пор, пока не будет стравле на вся часть проволок, погруженная в травящую жидкость).

Травление производится; электролитическим или .химическим путем„ с точки зрения режимов и рецептов травления одним из известных способов.

В этом случае лучше располагать травяшую жидкость поверх инертной, либо использовать газообразную среду, так как выделяющиеся пузырьки газа, проходя сквозь границу раздела, возмущают ее. Расположение инертной жидкости под травящей выгодно при слабом выделении пузырьков. В этом случае облегчается отвод вниз продуктов реакции, как правило более тяжелых, чем травящая жидкость.

Предлагаемый способ был испытан в лабораторных условиях. Гребешки из отрезков вольфрамовой проволоки (по 25 шт.)

0,12 мм были приварены к никелевой поло<..ке с равномерным шаоом, длина гребешка

1 см. Травление велось электролитически: электролит — 3%ный раствор ИаОН, второй электрод. - никелевая полоска. Напряжение переменное, частота 50 гц, V до

20 вольт. Инертной средой был воздух или слой CCf . В обоих случаях были получены гребенки с малым разбросом по форме и с разбросом ро длине острий в пределах

0,1 мм, исключая самые крайние острия, несколько более тупые и короткие. Никакой предварительной обработке заготовка не подвергалась. Поскольку;травление велось до естественного прек1 ашения, про-

286793 заказ, Я ива. и 9Чф

Тираж 833 Поднисное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, ll3035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская иаб., 24 цедура травления снециального внимания не требовала. Таким образом, предлагае1 мый способ создает основу несложной и результативной технологии вытравливания многоострийных песетов .холодных катодов.

Предмет изобретения

1. Способ изготовления игольчатых холодных эмиттеров путем химического или электролитического травления заготов ки из одной или многих проволок, подсое» диненных к обшей проводящей основе ° в 1 ванне, содержащей травяшую жидкость и инертную среду, о т л и ч а ю. шийся тем, что, с целью повышения качества .5 (эмиттеров и производительности, заготов ку закрепляют со стороны инертной среды, оставляя в ее пределах часть заготовки заданной длины, и ведут процесс трав ления до его прекрашения.

2. Способ по и, 1, о т л и ч а юд и и с я тем, что в качестве инертной среды используют жидкость, несмешиваюшу юся с травящей жидкостью.